霍尔FS276T电机驱动IC
Complementary Output Hall Effect Latch The MH276T is an integrated Latching Hall effect sensor with output drivers, mainly designed for electronic commutation of brushless DC fans. This IC includes an on chip voltage regulator, reverse battery Diode, Hall plate, amplifier, comparator, and a pair of complementary open-collector outputs (D O, D O B). It provides a one-chip solution for driving two-coil brushless DC cooling fans. A novel V CC recovery circuit allows the complete two-wire fan control circuit to fit in a small four pin PB free package.
While the magnetic flux density (B) is larger than the operate point (B OP), DO will turn on (low), and meanwhile D O B will turn off (high). Each output is latched until B is lower than the release point (B RP), and then D O and D O B will change state.
For a DC fan application, it is sometimes necessary to test the reversed power connection condition. The internal protection diode only protects the chip side and not the coil side. If it is necessary to protect the coil side then add one external diode to the application circuit to block the reverse current from the coil-side. See application circuit example on page 3.
Features and Benefits
●On-chip Hall sensor with two different sensitivity and hysteresis settings
● 3.5V to 20V operating voltage
●400mA (avg.) output sink current
●Built-in protecting diode only for chip reverse power connecting
●-20° to +85°C operating temperature
●Thermal Shut-Down Function
●Short Protection Function(For 3.5V to 14V)
●Low cost and high sensitivity Hall Sensor
Applications
●Position Sensing
●Dual-coil Brush-less DC Motor
●Dual-coil Brush-less DC Fan
●Revolution Counting
●Speed Measurement
Functional Diagram
Complementary Output Hall Effect Latch
Part No. Temperature Suffix Package Type
MH276TEVK-A E (-20℃ to + 85℃)VK (4-pin TO-92S)
MH276TEVK-B E (-20℃ to + 85℃)VK (4-pin TO-92S)
MH276TEVK-C E (-20℃ to + 85℃)VK (4-pin TO-92S)
Absolute Maximum Ratings At(Ta=25℃)
Characteristics Values Unit Supply voltage,(Vcc) 20 V Reverse Vcc Polarity V oltage,(V cc) -20 V Magnetic flux density Unlimited Gauss
Output “on” current,(I OUT) Continuous 400
mA Hold 500
Peak (Start Up) 700
Operating temperature range, (Ta) -20 to +85 ℃Storage temperature range, (Ts) -55 to +150 ℃Maximum Junction Temp,(Tj) 150 ℃
Thermal Resistance (θJA)227 ℃/W (θJC)49 ℃/W
Package Power Dissipation, (P D) 550 mW
Complementary Output Hall Effect Latch C1：10/25uF
C2、C3：1uF/25V D1：1N4001 R1：5K Ω R2、R3：50Ω Q1：MMBT4401
Electrical Specifications
DC Operating Parameters ： Ta=+25℃, V CC =12V
Parameters
Test Conditions
Min
Typ
Max
Units
Supply V oltage,(Vcc ) Operating
3.5 20.0 V Supply Current,(Icc ) B mA Output Zener Breakdown,(V z ) Vz 45 55 V Output Saturation Voltage,(V Sat ) Iout=400mA,Vce=14V 600.0 950.0 mV Output Leakage Current,(I off ) V out=12V , Vce=12V <0.1 10.0 μA Output Rise Time,(T R ) Vcc=14V ,L1=L2=820Ω,CL=20PF 3.0 10.0 μS Output Falling Time,(T F ) Vcc=14V ,L1=L2=820Ω,CL=20PF 0.3 1.5 μS Switch Time Differential,(T s ) Vcc=14V ,L1=L2=820Ω,CL=20PF 3.0 10 μS Thermal shut-down Temp 130 ℃ Thermal shut-down Hysteresis 40 ℃ Operate Point,(B OP ) “A” Grade 5 50 Gauss “B” Grade 5 70 Gauss “C” Grade 100 Gauss Release Point,(B RP ) “A” Grade -50 -5 Gauss “B” Grade -70 -5 Gauss “C” Grade -100 Gauss Hysteresis,(B HYS ) ‘A ’’B”C’ Grade 70 Gauss Typical application circuit V CC MH276T Specifications Complementary Output Hall Effect Latch Sensor Location with Pin out and Package dimension VK Package (To-92 4 pins) For Halogen Free For PB free 276 TXXX NOTES: 1).Controlling dimension: mm 2).Leads must be free of flash and plating voids 3).Do not bend leads within 1 mm of lead to package interface. 4).PINOUT: Pin 1 V CC Pin 2 Do Pin 3 DoB Pin 4 GND 1 2 3 4 1.75 Output Pin Assignment 1 2 3 4 Vcc Do DoB GND 276 TXXX 276 TXXX 电机正反转电路图 三相异步电动机接触器联锁的正反转控制的电气电子原理图如图3-4所示。线路中采用了两个接触器，即正转用的接触器KM1和反转用的接触器KM2，它们分别由正转按钮SB2和反转按钮SB3控制。这两个接触器的主触头所接通的电源相序不同，KM1按L1—L2—L3相序接线，KM2则对调了两相的相序。控制电路有两条，一条由按钮SB2和KM1线圈等组成的正转控制电路；另一条由按钮SB3和KM2线圈等组成的反转控制电路。 220v单相电机正反原理 单相电机不同于三相电机，三相电进入电机后，由于存在120°电角度，所以产生N S N S旋转磁场，推动转子旋转。而单相电进入电机后，产生不了N S N S磁场，所以加了一个启动绕组，启动绕组在定子内与工作绕组错开90°电角度排列，外接离心开关和启动电容后与工作绕组并联接入电源，又因为电容有阻直通交的作用，交流电通过电容时又滞后一个电角度，这样就人为地把进入电机的单相电又分出来一相，产生旋转磁场，推动转子旋转。反转时，只要把工作绕组或者启动绕组的两个接线对调一下就行，产生S N S N的磁场，电机就反转了。 网友完善的答案好评率：75% 单相电机的接线方法，是在副绕组中串联（不是并联）电容，再与主绕组并联接入电源；只要调换一下主绕组与副绕组的头尾并联接线，电机即反转 如果电机是3条出线的，其中一条是公共点！（分别与另外2条线的测电阻其值较小）接电源零线！然后把剩下的两条线并联电容，在电容的一端接220V电源相（火）线，就可以了！若要改变电机转向只要把220V电源相（火）线接在电容的另一端就可以了！ 笼型电动机正反转的控制线路(电路图) 发布: | 作者: | 来源: jiasonghu | 查看:775次 | 用户关注： 接通电源让KMF--线圈通电其主触点闭合三相电源ABC分别通入电机三相绕组UVW，电动机正转。KMF线圈断电，主触点打开，电机停。让KMR线圈通电----其主触点闭合三相电源ABC通入电机三相绕组变为A—U未变，但B—W，C—V。电动→笼型电动机正反转的控制线路要使电动机给够实现反转，只要把接到电源的任意两根联线对调一头即可。为此用两个接触器来实现这一要求。设KMF为实现电机正转的接触器，KMR为实现电机反转的接触器。合上--S 笼型电动机正反转的控制线路 要使电动机给够实现反转，只要把接到电源的任意两根联线对调一头即可。为此用两个接触器来实现这一要求。 设 KMF 为实现电机正转的接触器， KMR 为实现电机反转的接触器。 接通电源→合上--S 让 KMF--线圈通电其主触点闭合 三相电源 ABC 分别通入电机三相绕组 UVW ，电动机正转。 KMF 线圈断电，主触点打开，电机停。 让 KMR 线圈通电----其主触点闭合 三相电源 ABC 通入电机三相绕组变 为 A — U 未变，但 B — W ，C — V。电动机将反转 基于直流无刷电机霍尔信号的位置估算 技术领域 本发明涉及一种利用低分辨率霍尔位置信号，通过一定算法，来比较精确地估计转子位置和转速。以便能够对直流无刷电机采用矢量控制。 背景技术 目前，直流无刷电机在电动车领域应用较广，一者该类型电机功率密度高、调速性能好，二者是其成本较低，有些配置较低成本的霍尔位置传感器。 一般情况下直流无刷电机采用方波驱动，控制简单。然其换向间的电流突变，会造成较大的转矩脉动，产生较大的噪声污染。采用正弦波驱动，即矢量控制，所产生的转矩脉动明显小于方波驱动。但是矢量控制需要连续的、高精度的位置信息，本文介绍的算法就是针对简单的霍尔信号来估算出较高精度的转子位置信号。 发明内容 本文针对的对象有霍尔位置传感器的直流无刷电机中，三个霍尔元件HA 、HB 、HC 在空间上依次间隔120°电角度。输出的信号也是依次间隔120°，脉宽180° 电角度的方波。如下图1所示。 PWM1 PWM2 PWM3 PWM4 PWM5 Hall A Hall B Hall C PWM6 图1 方波驱动霍尔信号与PWM 信号对应图 由上图可知，三相霍尔信号每60°跳变一次，分别对应一个电周期的六个状态（15°、45°、105°、165°、225°、285°、345°）。这里看出霍尔传感器的分辨率仅为60°。 为了获取高分辨率的转子位置，本文提出基于转子平均转速（60°间的平均转速）来估算转子位置。 设i θ为霍尔信号跳变时刻对应转子位置，1-i ω为转子在i θ和1-i θ之间的平均转速，1-i T 为转子在i θ和1-i θ之间的间隔时间，那么有： 113/--=i i T πω （1） 为得到当前某一位置时刻的转子转速，引入转子转速平均加速度a ，有 2/)(21211-----+-=i i i i i T T a ωω （2） 那么可算出转子当前某一位置的瞬时转速为： k i i i i ip kT a T a 11112/----++=ωω （3） 其中，k T 为采样周期，k 为当前时刻到i θ对应时刻的采样次数。 当前转子位置为 21111)(21 )2/(k i k i i i i ip i ip kT a kT T a dt ----+++=+=?ωθωθθ （4） 对转子位置每60°进行重新校正，引入转子平均加速度计算得到的转子位置，在转速动态调整时，转子位置计算偏差得到较好抑制。 无刷直流电机的工作原理 无刷直流电机的控制结构 无刷直流电机是同步电机的一种，也就是说电机转子的转速受电机定子旋转磁场的速度及转子极数(P)影响： N=120．f / P。在转子极数固定情况下，改变定子旋转磁场的频率就可以改变转子的转速。无刷直流电机即是将同步电机加上电子式控制(驱动器)，控制定子旋转磁场的频率并将电机转子的转速回授至控制中心反复校正，以期达到接近直流电机特性的方式。也就是说无刷直流电机能够在额定负载范围内当负载变化时仍可以控制电机转子维持一定的转速。 无刷直流驱动器包括电源部及控制部如图 (1) ：电源部提供三相电源给电机，控制部则依需求转换输入电源频率。 电源部可以直接以直流电输入(一般为24V)或以交流电输入(110V/220 V)，如果输入是交流电就得先经转换器(converter)转成直流。不论是直流电输入或交流电输入要转入电机线圈前须先将直流电压由换流器(inverter)转成3相电压来驱动电机。换流器(inverter)一般由6个功率晶体管(Q1～Q6)分为上臂(Q1、Q3、Q5)/下臂(Q2、Q4、Q6)连接电机作为控制流经电机线圈的开关。控制部则提供PWM(脉冲宽度调制)决定功率晶体管开关频度及换流器(inverter)换相的时机。无刷直流电机一般希望使用在当负载变动时速度可以稳定于设定值而不会变动太大的速度控制，所以电机内部装有能感应磁场的霍尔传感器(hall-sensor)，做为速度之闭回路控制，同时也做为相序控制的依据。但这只是用来做为速度控制并不能拿来做为定位控制。 （图一） 无刷直流电机的控制原理 要让电机转动起来，首先控制部就必须根据hall-sensor感应到的电机转子目前所在位置，然后依照定子绕线决定开启(或关闭)换流器(inverter)中功率晶体管的顺序，如 下（图二） inverter中之AH、BH、CH(这些称为上臂功率晶体管)及AL、BL、CL(这些称为下臂功率晶体管)，使电流依序流经电机线圈产生顺向(或逆向)旋转磁场，并与转子的磁铁相互作用，如此就能使电机顺时/逆时转动。当电机转子转动到hall-sensor感应出另一组信号的位置时，控制部又再开启下一组功率晶体管，如此循环电机就可以依同一方向继续转动直到控制部决定要电机转子停止则关闭功率晶体管(或只开下臂功率晶体管)；要电机转子反向则功率晶体管开启顺序相反。 基本上功率晶体管的开法可举例如下： AH、BL一组→AH、CL一组→BH、CL一组→BH、AL一组→CH、AL一组→CH、BL 一组， 但绝不能开成AH、AL或BH、BL或CH、CL。此外因为电子零件总有开关的响应时间，所以功率晶体管在关与开的交错时间要将零件的响应时间考虑进去，否则 无刷直流电机中霍尔传感器空间安放位置研究 0 引言 霍尔位置传感器在无刷直流电机中起着检测转子磁极位置的作用，为逻辑开关电路提供的换向信息，即将转子磁钢磁极的位置信号转换成电信号，然后去控制定子绕组的换向导通[1]。初步实验结果表明，电枢反应和位置传感器的改变对霍尔检测信号影响较大，直接影响了电机绕组的换流，引起电机力矩波动从而带来噪音。文中针对引起霍尔传感器位置检测误差的主要因素进行了分析，并且通过对样机电机的三维有限元仿真计算，得到了霍尔传感器检测漏磁场的分布，为霍尔传感器的安放位置提供了依据。 1 霍尔安放位置问题 1.1 产生霍尔传感器位置检测误差的因素 产生霍尔传感器位置检测误差的因素主要有以下两方面：①霍尔传感器的参数；②传感器安装位置处的磁场变化[2]。 ①磁密滞环宽度 开关型霍尔元件只有在检测到磁场到达某一数值时，霍尔开关接通；而磁感应强度降低到某一数值以下，霍尔开关断开，因此输出信号的过零点与磁密过零点并不重合。而这些事件的触法点叫吸合点和释放点。开关型产品一般都给出吸合点和释放点的最大和最小磁感应强度，保证在最大吸合点和最小释放点所有开关接通或断开，但某一开关可能在这两个极限值之内吸合或释放。虽然某些产品不给出某一元件在两极限值之内的具体切换点，但保证有最小滞环，这一特性使得输出信号不会因为输入信号的微小波动而发生错误的跳变，以防抖动。实际应用中霍尔传感器的输出信号与绕组反电势之间期望的相位关系只能在一个方向上实现[3]。在另一个方向上将出现位置检测误差，如位置误差值为磁密滞环宽度，等于二倍的磁密门槛值；式中s 是从0 到D 值之间磁密随转子转角的平均变化率。如果传感器敏感的磁密按幅值为0.3T 的正弦函数变化，霍尔传感器的门槛值为0.01mT，则在一个电周期内位置误差为θ = arcsin（2*0.01/0.3）=3.85° 。 由式(1)可知，霍尔检测位置误差值可以通过选择滞环宽度小的霍尔传感器或者通过合理的计算安装位置处的磁密来选择合适的安装位置以获得高的磁密的变化率来进行抑制。 ②霍尔传感器的磁密敏感区 永磁电机中的磁铁在霍尔传感器正面产生磁场，且随着所产生磁场大小的变化，霍尔传感器接通或断开。当磁感应强度B 与霍尔传感器的平面法线成一角度θ 时，实际上作用于霍尔传感器的有效磁场是其法线方向的分量，即Bcosθ 。因此，当霍尔传感器的安装有角度偏差时，传感器的有效磁场将发生变化，此时的偏差角为θ ，由此产生的误差值既取决于这个夹角θ ，又取决于敏感区法线方向上磁密的变化程度[4]。因此，可以通过尽可能的减小传感器的装配误差以起到抑制这种误差的效果。 1.2 转子磁钢所产生的磁场变化对霍尔检测误差的影响转子磁钢产生霍尔传感器检测位置所需的磁密，永磁体所产生磁场的不均匀或转子的不同心会造成一周内磁场变化的不一致；此外，传感器通常安装在永磁体电机的端部，直接用电机的转子作为自己的转子，感应出所需要的磁场，但是当绕组通电流后，强的端部电枢反应会使位置检测处的磁场严重畸变，造成位置检测误差[5]。 2 对永磁电机端部磁场进行三维有限元分析 2.1 永磁电机的三维有限元模型 对永磁电机中传感器安装区域内的磁场分析时不能忽略永磁体的边缘效应与铁磁材料的弥散效应，因此二维有限元法不适于在此进行磁场的定量计算。使用三维有限元法可以实现对整个电机端部磁场的定性和定量分析，进行不同位置处的磁场分析，以确定传感器的安装位置[6]。文中在定子 日期: 2014-05-28 / 作者: admin / 分类: 技术文章 1. 简介 本文要介绍电机种类中发展快速且应用广泛的无刷直流电机（以下简称BLDC）。BLDC被广泛的用于日常生活用具、汽车工业、航空、消费电子、医学电子、工业自动化等装置和仪表。顾名思义，BLDC不使用机械结构的换向电刷而直接使用电子换向器，在使用中BLDC相比有刷电机有许多的优点，比如： 能获得更好的扭矩转速特性； 高速动态响应； 高效率； 长寿命； 低噪声； 高转速。 另外，BLDC更优的扭矩和外形尺寸比使得它更适合用于对电机自身重量和大小比较敏感的场合。 2. BLDC结构和基本工作原理 BLDC属于同步电机的一种，这就意味着它的定子产生的磁场和转子产生的磁场是同频率的，所以BLDC并不会产生普通感应电机的频差现象。BLDC中又有单相、2相和3相电机的区别，相类型的不同决定其定子线圈绕组的多少。在这里我们将集中讨论的是应用最为 广泛的3相BLDC。 定子 BLDC定子是由许多硅钢片经过叠压和轴向冲压而成，每个冲槽内都有一定的线圈组成了绕组，可以参见图。从传统意义上讲，BLDC的定子和感应电机的定子有点类似，不过在定子绕组的分布上有一定的差别。大多数的BLDC定子有3个呈星行排列的绕组，每 个绕组又由许多内部结合的钢片按照一定的方式组成，偶数个绕组分布在定子的周围组成了偶数个磁极。 BLDC的定子绕组可以分为梯形和正弦两种绕组，它们的根本区别在于由于绕组的不同连接方式使它们产生的反电动势（反电动势的相关介绍请参加EMF一节）不同，分别呈现梯形和正弦波形，故用此命名了。梯形和正弦绕组产生的反电动势的波形图如图和图 正反转控制电路图及其原理分析 要实现电动机的正反转，只要将接至电动机三相电源进线中的任意两相对调接线，即可达到反转的目的。下面是接触器联锁的正反转控制线路，如图所示 图中主回路采用两个接触器，即正转接触器KM1和反转接触器KM2。当接触器KM1的三对主触头接通时，三相电源的相序按U―V―W接入电动机。当接触器 KM1的三对主触头断开，接触器KM2的三对主触头接通时，三相电源的相序按W―V―U接入电动机，电动机就向相反方向转动。电路要求接触器KM1和接触器KM2不能同时接通电源，否则它们的主触头将同时闭合，造成U、W两相电源短路。为此在KM1和KM2线圈各自支路中相互串联对方的一对辅助常闭触头，以保证接触器KM1和KM2不会同时接通电源，KM1和KM2的这两对辅助常闭触头在线路中所起的作用称为联锁或互锁作用，这两对辅助常闭触头就叫联锁或互锁触头。 正向启动过程：按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电，与SB2并联的KM1的辅助常开触点闭合，以保证KMl线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM1的主触点持续闭合，电动机连续正向运转。 停止过程：按下停止按钮SB1，接触器KMl线圈断电，与SB2并联的KM1的辅助触点断开，以保证KMl线圈持续失电，串联在电动机回路中的KMl的主触点持续断开，切断电动机定子电源，电动机停转。 反向起动过程：按下起动按钮SB3，接触器KM2线圈通电，与SB3并联的KM2的辅助常开触点闭合，以保证KM2线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM2的主触点持续闭合，电动机连续反向运转。 对于这种控制线路，当要改变电动机的转向时，就必须先按停止按钮SB1，再按反转按钮SB3，才能使电机反转。如果不先按SB1，而是直接按SB3，电动机是不会反转的。 按钮联锁正反转控制线路 图2—12 按钮联锁正反转控制电路图 图2-12 按钮联锁正反转控制电路图接触器联锁正反转控制线路 双重联锁正反转控制线路 元件安装图 元件明细表 1、线路的运用场合： 正反转控制运用生产机械要求运动部件能向正反两个方向运动的场合。如机床工作台电机的前进与后退控制；万能铣床主轴的正反转控制；电梯、起重机的上升与下降控制等场所。 2、控制原理分析 （1）、控制功能分析：A、怎样才能实现正反转控制？ B、为什么要实现联锁？ 这两个问题是本控制线路的核心所在，务必要透彻地理解，否则只会接线安装，那只是知其然而不知其所以然。另外，问题的提出，一方面让学生学会去思考，另一方面也培养学生发现问题、分析问题的能力。教学中，计划先让学生温书预习（5分钟）、寻找答案，再集中讲解。先提问抽查，让学生能各抒己见、充分发挥，最后再总结归纳，解答所提出的问题，进一步统一全班思路。答案如下： A、电机要实现正反转控制：将其电源的相序中任意两相对调即可（简称换相），通常是V相不变，将U相与W 相对调。 B、由于将两相相序对调，故须确保2个KM线圈不能同时得电，否则会发生严重的相间短路故障，因此必须采取联锁。为安全起见，常采用按钮联锁和接触器联锁的双重联锁正反转控制线路（如原理图所示） （2）、工作原理分析 C、停止控制： 按下SB3，整个控制电路失电，接触器各触头复位，电机M失电停转 （3）双重联锁正反转控制线路的优点： 接触器联锁正反转控制线路虽工作安全可靠但操作不方便；而按钮联锁正反转控制线路虽操作方便但容易产生电源两相短路故障。双重联锁正反 转控制线路则兼有两种联锁控制线路的优点，操作方便，工作安全可靠。 3、怎样正确使用控制按钮？ 控制按钮按用途和触头的结构不同分停止（常闭按钮）、起动按钮（常开按钮）和复合按钮（常开和常闭组合按钮）。按钮的颜色有红、绿、黑等，一般红色表示“停止”，绿色表示“起动”。接线时红色按钮作停止用，绿色或黑色表示起动或通电。 三、注意事项 课程设计 学院电气学院 班级10自一 姓名胜梁建伟 学号10020514 10020515 目录 一、直流无刷无霍尔电机原理 (3) 二、总体设计方案 (4) 三、硬件电路 (4) 3.1 单片机系统 (4) 3.2电源模块 (5) 3.3 驱动电路 (6) 四、小结 (7) 附录Ⅰ实验程序 (8) 附录Ⅱ元器件清单 (12) 附录Ⅲ原理图 (14) 附录ⅣＰＣＢ图 (15) 一、直流无刷无霍尔电机原理 1）无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。 2）无刷电机是指无电刷和换向器（或集电环）的电机，又称无换向器电机。 3）电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机装有位置传感器。 4）驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。 5）为了使直流电动机旋转，需要通过换向器和电刷不断改变电枢绕组中电流的方向，使两个磁场的方向始终保持相互垂直，从而产生恒定的转矩驱动电动机不断旋转。 6）无刷直流电动机为了去掉电刷，将电枢放到定子上去，而转子制成永磁体，这样的结构正好和普通直流电动机相反；然而，即使这样改变还不够，因为定子上的电枢通过直流电后，只能产生不变的磁场，电动机依然转不起来。 7）为了使电动机转起来，必须使定子电枢各相绕组不断地换相通电，这样才能使定子磁场随着转子的位置在不断地变化，使定子磁 永磁无刷直流电机专辑 无刷直流电动机中的霍尔位置传感器 蔡耀成 (常州微特电机总厂,江苏常州213011) Ha ll Positi on Sen sors i n Brushless DC M otor Cai Y aocheng (Changzhou M icro&SpecialM otors General Factory,J iangsu Changzhou213011) 【摘 要】 无刷直流电动机中使用的位置传感器有许多种类,而霍尔位置传感器因具有结构简单,安装方便灵活,易于机电一体化等优点,目前已越来越得到广泛的应用。该文对这类传感器的结构、工作原理、设计原则等方面做较详细的介绍。 【关键词】 无刷直流电动机 霍尔位置传感器 中图分类号:T M38 文献标识码:A 文章编号:1004-7018(1999)05-0014-05 【Abstract】 T here are m any positi on sens ors used in brush less DC motors.Featuring si m p le structure,easy to mount and m echano-electronized,H all sens ors are becom ing more and more w idely used.T h is article w ill give a detailed introducti on to constructi on,operati on and design p rinci p les of these H all sens ors. 【Keywords】 brush less motor H all positi on sens or 1前 言 位置传感器是组成无刷直流电动机系统的三大部分之一,也是区别于有刷直流电动机的主要标志。其作用是检测主转子在运动过程中的位置,将转子磁钢磁极的位置信号转换成电信号,为逻辑开关电路提供正确的换相信息,以控制它们的导通与截止,使电动机电枢绕组中的电流随着转子位置的变化按次序换向,形成气隙中步进式的旋转磁场,驱动永磁转子连续不断地旋转。 位置传感器的种类很多,有电磁式、光电式、磁敏式等。它们各具特点,然而由于磁敏式霍尔位置传感器具有结构简单、体积小、安装灵活方便、易于机电一体化等优点,目前得到越来越广泛的应用。本文将对这种位置传感器的结构原理,构成原则等作一分析。2霍尔传感器 磁敏式传感器是一种以磁场激发的磁敏元器件,它是名目繁多的传感器中重要的一个家族。磁敏传感器的种类很多,有磁阻元件、磁敏二极管、磁敏三极管、磁抗元件、方向性磁电元件、霍尔元件、霍尔集成电路,以及利用这些元器件二次集成的磁电转换组件。其中以霍尔效应原理构成的霍尔元件、霍尔集成电路、霍尔组件统称为霍尔效应磁敏传感器,简称霍尔传感器。 2.1半导体中的霍尔效应 1879年美国霍普金斯大学的霍尔(E.H.H all)发现,当磁场中的导体有电流通过时,其横向不仅受到力的作用,同时还出现电压。这个现象后来被称为霍尔效应。随后人们又发现,不仅是导体,而且在半导体中也存在霍尔效应,并且霍尔电势更明显,这是由于半导体有比导体更大的霍尔系数的缘故。 众所周知,任何带电粒子在磁场中沿着与磁力线垂直的方向运动时,都要受到磁场的作用力,该力称为洛伦兹力,其大小可用下式表示: F=qvB(1) 式(1)表明,洛伦兹力的大小与粒子的电荷量q,粒子的运动速度v及磁感应强度B成正比。 图1是在一长方形半导体薄片上加上电场E x 后的情况。在没有外加磁场时,电子沿外加电场E x 的相反方向运动,形成一股沿电场方向的电流I,如图1a所示。当加以与外电场垂直的磁场B时,运动着的电子受到洛伦兹力的作用将向左边偏移,并在该侧面形成电荷积累,如图1b所示。由于该电荷的积累产生了新的电场,称为霍尔电场。该电场使 收稿日期:19990802 三相异步电动机正反转控制电路图原理及plc接线与编程在图1是三相异步电动机正反转控制的电路和继电器控制电路图，图2与3是功能与它相同的PLC控制系统的外部接线图和梯形图，其中，KM1和KM2分别是控制正转运行和反转运行的交流接触器. 在梯形图中，用两个起保停电路来分别控制电动机的正转和反转。按下正转启动按钮SB2，X0变ON，其常开触点接通，Y0的线圈“得电”并自保。使KM1的线圈通电，电机开始正转运行。按下停止按钮SB1，X2变ON，其常闭触点断开，使Y0线圈“失电”，电动机停止运行。 在梯形图中，将Y0与Y1的常闭触电分别与对方的线圈串联，可以保证他们不会同时为ON，因此KM1和KM2的线圈不会同时通电，这种安全措施在继电器电路中称为“互锁”。除此之外，为了方便操作和保证Y0和Y1不会同时为ON，在梯形图中还设置了“按钮互锁”，即将反转启动按钮X1的常闭点与控制正转的Y0的线圈串联，将正转启动按钮X0的常闭触点与控制反转的Y1的线圈串联。设Y0为ON，电动机正转，这是如果想改为反转运行，可 以不安停止按钮SB1，直接安反转启动按钮SB3，X1变为ON，它的常闭触点断开，使Y0线圈“失电”，同时X1的敞开触点接通，使Y1的线圈“得电”，点击正转变为反转。 在梯形图中的互锁和按钮联锁电路只能保证输出模块中的与Y0和Y1对应的硬件继电器的常开触点心不会同时接通。由于切换过程中电感的延时作用，可能会出现一个触点还未断弧，另一个却已合上的现象，从而造成瞬间短路故障。 可以用正反转切换时的延时来解决这一问题，但是这一方案会增大编程的工作量，也不能解决不述的接触触点故障引起的电源短路事故。如果因主电路电流过大或者接触器质量不好，某一接触器的主触点被断电时产生的电弧熔焊而被粘结，其线圈断电后主触点仍然是接通的，这时如果另一个接触器的线圈通电，仍将造成三相电源短路事故。为了防止出现这种情况，应在PLC外部设置KM1和KM2的辅助常闭触点组成的硬件互锁电路（见图2），假设KM1的主触点被电弧熔焊，这时它与KM2线圈串联的辅助常闭触点处于断开状态，因此KM2的线圈不可能得电。 图1中的FR是作过载保护用的热继电器，异步电动机长期严重过载时，经过一定延时，热继电器的常开触点断开，常开触点闭合。其常闭触点与接触器的线圈串联，过载时接触其线圈断电，电机停止运行，起到保护作用。 有的热继电器需要手动复位，即热继电器动作后要按一下它自带的复位按钮，其触点才会恢复原状，及常开触点断开，常闭触点闭合。这种热继电器的常闭触点可以像图2那样接在PLC的输出回路,仍然与接触器的线圈串联，这反而可以节约PLC的一个输入点。 有的热继电器有自动复位功能，即热继电器动作后电机停止转，串接在主回路中的热继电器的原件冷却，热继电器的触点自动恢复原状。如果这种热断电器的常闭触点仍然接在PLC的输出回路，电机停止转动后果一段时间会因热继电器的触点恢复原状而自动重新运转，可能会造成设备和人身事故。因此有自动复位功能的热继电器的常闭触点不能接在PLC的输出回路，必须将它的触点接在PLC的输入端（可接常开触点或常闭触点），用梯形图来实现点击的过载保护。如果用电子式电机过载保护来代替热继电器，也应注意它的复位. 电动机正反转实物接线图 三相异步电动机正反转控制电路图原理及plc接线与编程 在图1是三相异步正反转控制的电路和控制，图2与3是功能与它相同的控制系统的外部接线图和梯形图，其中，KM1和KM2分别是控制正转运行和反转运行的. 在梯形图中，用两个起保停电路来分别控制电动机的正转和反转。按下正转启动按钮SB2，X0变ON，其常开触点接通，Y0的线圈“得电”并自保。使KM1的线圈通电，开始正转运行。按下停止按钮SB1，X2变ON，其常闭触点断开，使Y0线圈“失电”，电动机停止运行。 在梯形图中，将Y0与Y1的常闭触电分别与对方的线圈串联，可以保证他们不会同时为ON，因此KM1和KM2的线圈不会同时通电，这种安全措施在继电器电路中称为“互锁”。除此之外，为了方便操作和保证Y0和Y1不会同时为ON，在梯形图中还设置了“按钮互锁”，即将反转启动按钮X1的常闭点与控制正转的Y0的线圈串联，将正转启动按钮X0的常闭触点与控制反转的Y1的线圈串联。设Y0为ON，电动机正转，这是如果想改为反转运行，可以不安停止按钮SB1，直接安反转启动按钮SB3，X1变为ON，它的常闭触点断开，使Y0线圈“失电”，同时X1的敞开触点接通，使Y1的线圈“得电”，点击正转变为反转。 在梯形图中的互锁和按钮联锁电路只能保证输出模块中的与Y0和Y1对应的硬件继电器的常开触点心不会同时接通。由于切换过程中电感的延时作用，可能会出现一个触点还未断弧，另一个却已合上的现象，从而造成瞬间短路故障。 可以用正反转切换时的延时来解决这一问题，但是这一方案会增大编程的工作量，也不能解决不述的接触触点故障引起的短路事故。如果因主电路电流过大或者接触器质量不好，某一接触器的主触点被断电时产生的电弧熔焊而被粘结，其线圈断电后主触点仍然是接通的，这时如果另一个接触器的线圈通电，仍将造成三相短路事故。为了防止出现这种情况，应在PLC外部设置KM1和KM2的辅助常闭触点组成的硬件互锁电路（见图2），假设KM1的主触点被电弧熔焊，这时它与KM2线圈串联的辅助常闭触点处于断开状态，因此KM2的线圈不可能得电。 图1中的FR是作过载保护用的热继电器，异步电动机长期严重过载时，经过一定延时，热继电器的常开触点断开，常开触点闭合。其常闭触点与接触器的线圈串联，过载时接触其线圈断电，电机停止运行，起到保护作用。 有的热继电器需要手动复位，即热继电器动作后要按一下它自带的复位按钮，其触点才会恢复原状，及常开触点断开，常闭触点闭合。这种热继电器的常闭触点可以像图2那样接在PLC的输出回路,仍然与接触器的线圈串联，这反而可以节约PLC的一个输入点。 有的热继电器有复位功能，即热继电器动作后电机停止转，串接在主回路中的热继电器的原件冷却，热继电器的触点恢复原状。如果这种热断电器的常闭触点仍然接在PLC的输出回路，电机停止转动后果一段时间会因热继电器的触点恢复原状而自动重新运转，可能会造成设备和人身事故。因此有自动复位功能的热继电器的常闭触点不能接在PLC的输出回路，必须将它的触点接在PLC的输入端（可接常开触点或常闭触点），用梯形图来实现点击的过载保护。如果用式电机过载保护来代替热继电器，也应注意它的复位. 电动机正反转实物接线图 霍尔位置传感器在无刷直流电机中的应用 [摘要]无刷直流电动机是随着半导体技术发展而出现的新型机电一体化电机，它是现代电子技术、控制理论和电机技术相结合的产物。位置传感器是无刷直流电机系统组件部分之一，其作用是检测主转子在运动过程中相对于定子绕组的位置。霍尔位置传感器具有结构简单、体积小、安装灵活方便、易于机电一体化、价格低等优点，得到广泛的应用。目前，霍尔集成电路传感器是无刷直流电机最主要使用的转子位置传感器。 本论文主要研究霍尔位置传感器在无刷直流电机具体安放位置。为了方便研究，在其中讲述了无刷直流电机的工作原理、霍尔效应、霍尔元件在无刷电机中的及其换相过程的实现以及对无刷直流电机进行调速的PWM法原理,论文研究的思路是通过分析霍尔位置传感器与三相磁动势的对应关系，得到霍尔位置传感器的准确安放位置。通过结果验证，准确定位后安装的霍尔位置传感器，可以使无刷电机完成正确的换相次序，确保无刷电机安全稳定的运行，满足工业生产需求。 [关键词]无刷直流电机；霍尔传感器 Hall position sensors in the brushless DC motor application [Abstract] Brushless DC motor is as semiconductor technology development and the emergence of new Mechatronics Motor, it is a modern electronic technology, control theory and motor technology combined with the product. Position sensor is a brushless DC motor system of the component parts, its role is to detect the main rotor in motion relative to the position of the stator winding. Hall position sensor has a simple structure, small size, flexible installation, easy mechatronics, low price, is widely used. At present, the Hall IC sensor is a brushless DC motor with a rotor position sensor main. In this thesis, the Hall position sensors in brushless DC motor concrete placement. In order to facilitate research, which tells the story of the brushless DC motor works, Hall effect, the Hall element in the brushless motor commutation process of its implementation and the brushless DC motor speed control PWM method principle, thesis idea is through the analysis phase hall sensor with MMF correspondence between the hall position sensors to obtain the exact placement. By results of verification, accurate positioning of the Hall position sensor after installation, you can make brushless motor commutation can be done right order, to ensure safe and stable operation of the brushless motor to meet industrial production needs. [Key words] Brushless DC motor ;Hall sensor 如对您有帮助，请购买打赏，谢谢您！ 正反转控制电路图及其原理分析 要实现电动机的正反转，只要将接至电动机三相电源进线中的任意两相对调接线，即可达到反转的目的。下面是接触器联锁的正反转控制线路，如图所示 图中主回路采用两个接触器，即正转接触器KM1和反转接触器KM2。当接触器KM1的三对主触头接通时，三相电源的相序按U―V―W接入电动机。当接触器KM1的三对主触头断开，接触器KM2的三对主触头接通时，三相电源的相序按W―V―U接入电动机，电动机就向相反方向转动。电路要求接触器KM1和接触器KM2不能同时接通电源，否则它们的主触头将同时闭合，造成U、W两相电源短路。为此在KM1和KM2线圈各自支路中相互串联对方的一对辅助常闭触头，以保证接触器KM1和KM2不会同时接通电源，KM1和KM2的这两对辅助常闭触头在线路中所起的作用称为联锁或互锁作用，这两对辅助常闭触头就叫联锁或互锁触头。 正向启动过程：按下起动按钮SB2，接触器KM1线圈通电，与SB2并联的KM1的辅助常开触点闭合，以保证KMl线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM1的主触点持续闭合，电动机连续正向运转。 停止过程：按下停止按钮SB1，接触器KMl线圈断电，与SB2并联的KM1的辅助触点断开，以保证KMl线圈持续失电，串联在电动机回路中的KMl的主触点持续断开，切断电动机定子电源，电动机停转。 反向起动过程：按下起动按钮SB3，接触器KM2线圈通电，与SB3并联的KM2的辅助常开触点闭合，以保证KM2线圈持续通电，串联在电动机回路中的KM2的主触点持续闭合，电动机连续反向运转。 对于这种控制线路，当要改变电动机的转向时，就必须先按停止按钮SB1，再按反转按钮SB3，才能使电机反转。如果不先按SB1，而是直接按SB3，电动机是不会反转的。 接触器正反转的实物接 线方法 本页仅作为文档封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March 接触器正反转的实物接线方法 我们知道三相交流电机如果想换个转向，则只要把其中两相对换就可以，那么你说的接触器正反转也是这个原理．仔细观察你会发现，KM1吸合与KM2吸合对比，正好是其中A相与C相对换，从而实现正反转之间的转换． QS：总开关 KM1：正转接触器 KM2：反转接触器 FR：热继电器 M3～：三相异步电机 PE：电机外壳接地 FU：控制线路熔断器 SB1：停止按钮 SB2：反转启动按钮 SB3：正转启动按钮 合上空开，按下SB2，KM2线圈得电，KM2主触点接通，电机反转，同时KM2常开辅助触点接通，这时放松SB2，但由于KM2常开辅助触点接通，所以KM2还是吸合的．这叫自锁． 按下SB1：由于此时KM2线圈失电，KM2主触点断开，电机停止，同时KM2常开辅助触点也断开，这时放松SB1，但由于KM2常开辅助触点已断开，所以KM2不会从新吸合． 按下SB3（正转）和电机反转的原理是一样的． 这里SB2常闭触点作用是：当按下SB2时，如果再同时按SB3，但KM1还是不会得电，这叫按钮互锁 KM2常闭触点作用是：当KM2吸合时，KM1不可能得电．这叫接触器互锁．所以这里有两个互锁．这叫双重联锁电路．因为正反转电路中绝不允许两个接触器同时吸合，否则会引起主电路短路．（重点） FR热继电器作用．电机启动后，当主电路中电流太大时（电机过载），FR中的常闭触点会断开，从而把控制线路断开．原理和SB1是一样的．起保护作用．（图1）显示的是电动机正反转控制接线图，而且是采用按钮加接触器辅助触电的双重互锁，带自保持的控制方式，控制回路电压为线电压。从原理上看是没有问题的，能够实现基本功能。但是我觉得热继电器的常闭接点一般都接在接触器线圈与电源“2”之间，这样做的目的是当热继电器动作以后其常闭接点断开，此时整个控制回路除了SB1的一端（1）以及热继电器常闭接点的一端（2）带电以外，其他元件都不带电，特别是接触器的线圈是不带电的，既有效的减少了人员因为检查动作原因而触电的危险又能使线圈彻底断电。因为通常热继电器动作都是由于主回路电流长时间过大，使得继电器内双金属片温度达到动作值后保护动作而切断主回路，达到保护电动机以及接触器的目的。 无刷电机结构图及里面的霍尔信号工作原理 (2009-05-30 17:33:55) 转载 标签： 教育 霍耳的红线一般接5－12v直流电。推荐5－7v。 霍耳的信号线传递电机里面磁钢相对于线圈的位置，根据三个霍耳的信号控制器能知道此时应该如何给电机的线圈供电（不同的霍耳信号，应该给电机线圈供相对应方向的电流），就是说霍耳状态不一样，线圈的电流方向不一样。 霍耳信号传递给控制器，控制器通过粗线（不是霍耳线）给电机线圈供电，电机旋转，磁钢与线圈（准确的说是缠在定子上的线圈，其实霍耳一般安装在定子上）发生转动，霍耳感应出新的位置信号，控制器粗线又给电机线圈重新改变电流方向供电，电机继续旋转（线圈和磁钢的位置发生变化时，线圈必须对应的改变电流方向，这样电机才能继续向一个方向运动，不然电机就会在某一个位置左右摆动，而不是连续旋转），这就是电子换相。 电动车用无刷直流电机工作原理 摘要: 无刷直流电机因为具有直流有刷电机的特性,同时也是频率变化的装置,所以又名直流变频,国际通用名词为bldc.无刷直流电机的运转效率,低速转矩,转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好,所以值得业界关注.本产品已经生产超过55kw,可设计到400kw,可以解决产业界节电与高性能驱动的需求。 . 关键词:无刷直流电机永磁同步电机直流变频钕铁硼 abstract: brushless direct current motor has the same dc motor output characteristics, also named bldc. bldc have higher output torque in low speed, higher efficiency and better speed precision than any control modes of frequency converter drives. this chapter introduce capacity up to 400kw for the industrial application. key words:brushless direct current motor permanent magnetic synchronous motor bldc ndfeb [中图分类号]tm921 [文献标识码]b 文章编号 1561-0330(2003)06-00 1 无刷直流电动机简介 无刷直流电动机的学名叫“无换向器电机”或“无整流子电机”,是一种新型的无级变速电机,它由一台同步电机和一组逆变桥所组成,如图1所示。它具有直流电机那样良好的调速特性,但是由於没有换向器,因而可做成无接触式,具有结构简单,制造方便,不需要经常性维护等优点,是一种现想的变速电机。 在工作原理上有二种不同的工作方式： (1)直流无刷电机:又称“无换向器电机交一直一交系统”或“直交系统”,如图1所示。是将三相交流电源整流后变成直流，再由逆变器转换成频率可调的交流电,但是,注意此处逆变器是工作在直流斩波方式。(2)交流无刷电动机:它是利用交-交变频器向同步机供给交流电。 （插图1） 无刷直流电动机brushless direct current motor ,bldc,采用方波自控式永磁同步电机,以霍尔传感器取代碳刷换向器,以钕铁硼作为转子的永磁材料;产品性能超越传统直流电机的所有优点,同时又解决了直流电机碳刷滑环的缺点,数字式控制,是当今最理想的调速电机(参考下列美国能源部针对各种不同调速电机效率比较图). 本产品具有高效率,高转矩,高精度的三高特点;同时具有体积小,重量轻,可作成各种体积形状,是当今最高 微特电机 SMALL & SPECIAL ELECTRICAL MACHINES 1999年第27卷第5期Vol.27 No.5 1999 无刷直流电动机中的霍尔位置传感器 蔡耀成 【摘要】无刷直流电动机中使用的位置传感器有许多种类，而霍尔位置传感器因具有结构简单，安装方便灵活，易于机电一体化等优点，目前已越来越得到广泛的应用。该文对这类传感器的结构、工作原理、设计原则等方面做较详细的介绍。 【关键词】无刷直流电动机霍尔位置传感器 中图分类号：TM38 文献标识码：A 文章编号：1004-7018(1999)05-0014-05 Hall Position Sensors in Brushless DC Motor Cai Yaocheng (Changzhou Micro & Special Motors General Factory,Jiangsu Changzhou 213011) 【Abstract】There are many position sensors used in brushless DC motors.Featuring simple structure,easy to mount and mechano-electronized,Hall sensors are becoming more and more widely used.This article will give a detailed introduction to construction,operation and design principles of these Hall sensors. 【Keywords】brushless motor Hall position sensor 1 前言 位置传感器是组成无刷直流电动机系统的三大部分之一，也是区别于有刷直流电动机的主要标志。其作用是检测主转子在运动过程中的位置，将转子磁钢磁极的位置信号转换成电信号，为逻辑开关电路提供正确的换相信息，以控制它们的导通与截止，使电动机电枢绕组中的电流随着转子位置的变化按次序换向，形成气隙中步进式的旋转磁场，驱动永磁转子连续不断地旋转。 位置传感器的种类很多，有电磁式、光电式、磁敏式等。它们各具特点，然而由于磁敏式霍尔位置传感器具有结构简单、体积小、安装灵电机正反转电路图
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